The invention discloses a graphite/ceramic conductive composite material containing graphene and a preparation method thereof, belonging to the field of conductive material preparation. The preparation method mainly includes five steps: preparation of graphite skeleton, strengthening treatment of skeleton, preparation of ceramic slurry, casting process of graphite/ceramics, drying and sintering process. Graphite/ceramic composites prepared by this method can be directly prepared by controlling the composition, size and structure of graphite, strengthening the conductivity of graphite skeleton, and improving the sintering and drying process. By adding graphene, the porous structure of graphite skeleton can be improved, the conductive path can be increased, the strength of graphite skeleton can be improved, and the electrical conductivity of materials can be improved while the mechanical properties are guaranteed. Graphite / ceramic composite has graphite conductivity and ceramic structure characteristics.
【技术实现步骤摘要】
一种含有石墨烯的石墨/陶瓷导电复合材料及其制备方法
本专利技术属于导电材料制备领域,具体涉及一种复合导电陶瓷材料的制备方法。
技术介绍
导电碳材料如碳纳米管、石墨烯、碳纤维等是电的良导体,并且具有耐酸碱、熔点高、无毒、耐辐射并且原料充足,价格低廉。近化年来是导电复合材料常用的导电填料。因此将石墨与氧化铝陶瓷制得的复合材料能够具有石墨导电性能,同时又具有陶瓷的结构特征,如化学性质稳定、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等,具有广阔的前景。但目前传统生产工艺是通过在陶瓷粉体中加入的大量石墨后混合而成,这不但使复合材料的力学性能较原基体材料降低严重,而且石墨为颗粒状,在不具备一定的结构的情况下,不能根据导电网络线路的特点进行调整来提高导电性能,存在力学性能和导电性能的不匹配问题。同时采用3D打印技术制备出的石墨骨架内部容易疏松多孔,也影响复合材料的导电性能和力学性能。
技术实现思路
本专利技术是提供一种解决石墨降低陶瓷复合材料力学性能的含石墨烯的石墨/陶瓷导电复合材料陶瓷及其制备方法。本专利技术通过以下方案予以实现:一种含石墨烯的石墨/陶瓷导电复合材料陶瓷,导电填料石墨骨架利用激光将酚醛树脂粉末烧结固化,并与石墨粉末粘结成型。再通过石墨骨架的石墨烯浸渍改善其内部疏松多孔结构的问题,有利于填补孔隙,提高石墨骨架强度,提高石墨骨架的导电性能。该导电复合材料是陶瓷浆料直接浇注于含有石墨烯的石墨骨架干燥烧结成型。陶瓷的原料为Al2O3粉,采用Na2O-MgO-SiO2和TiO2作为添加剂,并且纯度均大于99.0%;石墨粉体的原料为鳞片石墨,酚醛树脂,骨架的质量约为陶瓷粉体总质量的15% ...
【技术保护点】
1.一种含石墨烯的石墨/陶瓷导电复合材料,其特征在于,该导电复合材料是陶瓷浆料Al2O3‑MgO‑SiO2‑CuO‑TiO2直接浇注于含有石墨烯的石墨骨架干燥烧结成型;所述的石墨骨架是利用激光将酚醛树脂粉末烧结固化,与石墨粉末粘结成型;所述的石墨烯层数为2~6层,平均片径为80~200nm。
【技术特征摘要】
1.一种含石墨烯的石墨/陶瓷导电复合材料,其特征在于,该导电复合材料是陶瓷浆料Al2O3-MgO-SiO2-CuO-TiO2直接浇注于含有石墨烯的石墨骨架干燥烧结成型;所述的石墨骨架是利用激光将酚醛树脂粉末烧结固化,与石墨粉末粘结成型;所述的石墨烯层数为2~6层,平均片径为80~200nm。2.权利要求1所述的含石墨烯的石墨/陶瓷导电复合材料,其特征在于,所述的石墨骨架结构通过3D打印得到目标的石墨骨架结构,该石墨骨架结构通过计算机程序和图纸控制目标石墨骨架的尺寸、结构和石墨含量分布。3.权利要求1所述的含石墨烯的石墨/陶瓷导电复合材料,其特征在于,所述的陶瓷浆料中Al2O3粉,MgO粉,SiO2粉,CuO粉和TiO2粉的质量比为89.5~93.5:0.06~1.5:2~5:1~2:0.6~0.8,并且纯度均大于99.0%。4.权利要求1所述的具有空间三维导电网络结构陶瓷材料,其特征在于,所述的陶瓷浆料中Al2O3粉,MgO粉,SiO2粉,CuO粉和TiO2粉的质量比为93.5:1.2:3.5:1.2:0.6。5.权利要求1所述的含石墨烯的石墨/陶瓷导电复合材料,其特征在于,所述的石墨骨架的原料为鳞片石墨,酚醛树脂,将鳞片石墨粉料与酚醛树脂粉末质量比为5~7:3~5;石墨骨架的质量为陶瓷粉体总质量的15%~25%,所述石墨的纯度大于99.85%,颗粒粒度≤60μm。6.权利要求1-5任一项所述的含石墨烯的石墨/陶瓷导电复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)石墨骨架的制备:将鳞片石墨粉料与酚醛树脂粉末混合,利用激光烧结3D打印机根据所设计的石墨骨架图纸打印,再将石墨骨架在浸渍液中,120-180℃下固化60-120min;(2)石墨烯浸渍液的制备和浸渍工艺:将石墨烯粉末加入到胆酸钠水溶液中,超声混匀,沉降两天,去上层液得到石墨烯浸渍液,在真空条件下,将石墨骨架放入上述浸渍液中浸渍15-30分钟,试样取出后,放入烘箱内在60℃下干燥24小时;(3)陶瓷粉体的制备:将Al2O3粉,MgO粉,SiO2粉,CuO粉和TiO2粉混合,球磨过筛得到颗粒粒度≤0.988μm的陶瓷粉体;(4)陶...
【专利技术属性】
技术研发人员:叶喜葱,林咸参,肖克强,曹如心,吴海华,
申请(专利权)人:三峡大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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